单步封装制造技术

本发明专利技术公开了单步封装。一种半导体装置，包括半导体晶片。在半导体晶片之上形成多个柱状凸块。在柱状凸块之上沉积焊料。当半导体晶片在载体上时，在形成柱状凸块之后，将半导体晶片单片化成多个半导体管芯。当半导体管芯保持在载体上时，在半导体管芯和柱状凸块周围沉积密封剂。密封剂覆盖在柱状凸块之间的半导体管芯的有源表面。管芯的有源表面。管芯的有源表面。

【技术实现步骤摘要】
单步封装
[0001]本申请为分案申请，其母案的专利技术名称为“单步封装”，申请日为2017年8月9日，申请号为201710675601.6。
[0002]要求保护本国优先权本申请要求保护2016年8月9日提交的美国临时申请号62/372,720的权益，所述申请通过引用被并入在本文中。


[0003]本专利技术一般涉及半导体装置，并且更特别地涉及使用单步封装（single
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shot encapsulation）来封装半导体管芯的方法和半导体装置。

技术介绍

[0004]通常在现代电子产品中发现半导体装置。半导体装置在电气部件的数量和密度方面变化。分立的半导体装置一般包含一种类型的电气部件，例如发光二极管（LED）、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。集成半导体装置典型地包含数百至数百万的电气部件。集成半导体装置的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合装置（CCD）、太阳能电池以及数字微镜装置（DMD）。
[0005]半导体装置执行各种各样的功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子装置、将日光变换成电力，以及为电视显示器创建视觉投影。在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机以及消费产品的领域中发现半导体装置。也在军事应用、航空、汽车、工业控制器以及办公设备中发现半导体装置。
[0006]半导体制造的一个目标是产生更小的半导体装置。更小的装置以及作为结果产生的更小的最终产品典型地消耗更少的功率、能够被更高效地产生、并且具有更高的性能。更小的半导体装置和更小的最终产品在制造时消耗更少的材料，这减少环境影响。此外，更小的半导体装置具有更小的覆盖区，其对于拥挤的印刷电路板和更小的最终产品而言是期望的。更小的管芯尺寸可以通过造成具有更小的、更高密度的有源和无源部件的管芯的前端工艺中的改进来实现。后端工艺可以通过电气互连和封装（packaging）材料中的改进而造成具有更小覆盖区的半导体装置封装。
[0007]也可以通过减少制造步骤而使半导体制造更加高效。制造商寻求使用于制造半导体装置的工艺流线化（streamline），使得需要更少步骤、使用更少材料并且使用更加环境友好的材料。改进制造工艺可以改进新产品投入市场的时间以及制造的成本。
[0008]需要提供一种具有改进的成本、制造时间、环境影响以及寄生特性的半导体封装。
附图说明
[0009]图1a
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1e图示在半导体晶片上形成低剖面凸块；图2a
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2c图示在钝化层开口之上的低剖面凸块；图3图示低剖面凸块和重新分配层；
图4a
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4f图示利用单步封装来封装来自晶片的半导体管芯；图5a
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5d图示利用单步封装制造的半导体封装；图6a
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6b图示利用单步封装制造的双组合（dual gang）封装；图7a
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7b图示利用单步封装制造的三组合封装；图8a
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8d图示用于利用单步封装来封装半导体管芯的第二工艺流程；图9a
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9f图示用于利用单步封装来封装半导体管芯的第三工艺流程；以及图10a
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10b图示利用半导体封装的电子装置。
具体实施方式
[0010]在参考附图的下面的描述中的一个或多个实施例中描述了本专利技术，在所述附图中相似的数字表示相同或相似的元件。虽然关于用于实现本专利技术的目的的最佳模式描述了本专利技术，但是本领域中的那些技术人员将领会到本描述意图覆盖替换方案、修改以及等同物如同可以被包括在本专利技术的如由所附权利要求以及如由下面的公开和绘图支持的权利要求的等同物所限定的精神和范围之内。
[0011]半导体装置一般使用两个复杂的制造工艺来制造：前端制造和后端制造。前端制造涉及多个管芯在半导体晶片的表面上的形成。晶片上的每个管芯包含有源和无源电气部件，其被电气连接以形成功能电气电路。有源电气部件诸如晶体管和二极管，具有控制电流的流动的能力。无源电气部件诸如电容器、电感器和电阻器创建用以执行电气电路功能所必要的在电压与电流之间的关系。
[0012]有源和无源部件通过包括掺杂、沉积、光刻、刻蚀以及平坦化的一系列工艺步骤而被形成在半导体晶片的表面之上。掺杂通过诸如离子注入或热扩散的技术将杂质引入到半导体材料中。掺杂工艺通过响应于电场或基极电流而动态地改变半导体材料电导率来修改有源装置中的半导体材料的电导率。晶体管包含不同的掺杂类型和掺杂程度的区，其如对于使晶体管能够在施加电场或基极电流时促进或限制电流的流动所必要的那样来布置。
[0013]有源和无源部件通过具有不同电气性质的材料的层形成。各层可以通过各种沉积技术来形成，所述沉积技术部分地由正被沉积的材料类型确定。例如，薄膜沉积可以包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、电解电镀以及化学镀工艺。每个层一般被图案化以形成有源部件、无源部件或在部件之间的电气连接的部分。
[0014]后端制造指的是将完成的晶片切割或单片化成单独的半导体管芯以及封装半导体管芯以用于结构支撑、电气互连以及环境隔离。完成的封装然后被插入到电气系统中，并且该半导体装置的功能被使得可用于其他系统部件。
[0015]图1a示出半导体晶片120，其具有基底衬底材料122，诸如硅、锗、磷化铝、砷化铝、砷化镓、氮化镓、磷化铟、碳化硅或用于结构支撑的其他体块半导体材料。多个半导体管芯或部件124被形成在晶片120上通过非有源、管芯间晶片区域或锯道126分离。锯道126提供用以将半导体晶片120单片化成单独的半导体管芯124的切割区域。在一个实施例中，半导体晶片120具有100
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450毫米（mm）的宽度或直径。
[0016]图1b示出半导体晶片120的部分的横截面视图。每个半导体管芯124具有背面或非有源表面128以及有源表面130，其包含模拟或数字电路，其实施为形成在管芯之内并且根据管芯的电气设计和功能而电气互连的有源装置、无源装置、导电层以及电介质层。例如，
电路可以包括一个或多个晶体管、二极管以及其他电路元件，其形成在有源表面130之内来实施模拟电路或数字电路，诸如数字信号处理器（DSP）、ASIC、MEMS、存储器或其他信号处理电路。半导体管芯124也可以包含集成无源装置（IPD）诸如电感器、电容器和电阻器，用于RF信号处理。在一个实施例中，半导体管芯124包括单个有源部件，例如二极管或功率MOSFET。
[0017]使用PVD、CVD、电解电镀、化学镀工艺或其他适合的金属沉积工艺来将导电层132形成在有源表面130之上。导电层132包括铝（Al）、铜（Cu）、锡（Sn）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）或其他适合的导电材料的一个或多个层。导电层132作为电气连接到有源表面130上的电路的接触焊盘来操作。
[0018]在图1c中，绝缘或电介质层134形成在半导体晶片120之上。绝缘层134本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：半导体管芯；在所述半导体管芯之上形成的柱状凸块；在所述柱状凸块之上形成的焊料帽；以及在所述半导体管芯、柱状凸块和焊料帽之上沉积的密封剂，其中所述密封剂的表面与所述焊料帽的表面共面，并且所述密封剂接触所述半导体管芯的与所述柱状凸块相对的背面表面，并且其中所述焊料帽的表面保持从所述半导体装置暴露，以用于后续安装所述半导体装置作为电子装置的一部分。2.如权利要求1所述的半导体装置，进一步包括通过所述密封剂机械连接到彼此的多个半导体管芯。3.如权利要求1所述的半导体装置，进一步包括：在所述半导体管芯之上形成的第一绝缘层，其中所述柱状凸块延伸到所述第一绝缘层的开口中。4.如权利要求3所述的半导体装置，进一步包括：在所述第一绝缘层之上形成的第二绝缘层，其中所述第二绝缘层的开口与所述第一绝缘层的开口对准。5.如权利要求3所述的半导体装置，其中所述第一绝缘层包括聚酰亚胺。6.如权利要求1所述的半导体装置，进一步包括：重新分配层，将所述柱状凸块连接到所述半导体管芯。7.一种半导体装置，包括：第一半导体管芯；在所述第一半导体管芯之上形成的柱状凸块；在所述柱状凸块之上形成的焊料帽；以及在所述第一半导体管芯、柱状凸块和...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：商升特公司，
类型：发明
国别省市：